Was passiert eigentlich, wenn ich ein Stück leitendes Material, also beispielsweise eine Eisenstange oder ein Stück Kupferdraht, in einem Magnetfeld bewege?
Zunächst einmal befinden sich in einer Eisenstange oder einem Kupferdraht freie Elektronen. Diese freien Elektronen werden dann natürlich mit bewegt.
Was mit diesen Elektronen passiert, kannst Du Dir am besten verständlich machen, wenn Du zunächst nur ein Elektron betrachtest.
Ein bewegtes Elektron im Magnetfeld
Nimm einmal an, dieses Elektron befindet sich in einem Magnetfeld, bei dem sich oben der Nord- und unten der Südpol befindet.
Die Magnetfeldlinien verlaufen also von oben nach unten.
Wenn Du dieses Elektron nun nach links bewegst, erhälst Du einen technischen Strom nach rechts.
Du erinnerst Dich: Ein elektrischer Strom ist Ladungsträgerbewegung. Die technische Stromrichtung ist der physikalischen Fließrichtung der Elektronen entgegengesetzt.
Dies gilt nicht nur bei mehreren Elektronen, sondern auch bei einem Elektron.
Der technische Strom fließt also nach rechts.
Nach der Drei-Finger-Regel – Daumen in Richtung der technischen Stromrichtung (hier: nach rechts), Zeigefinder in Richtung der Magnetfeldlinien (hier: nach unten) wirkt eine Kraft in Richtung des Mittelfingers (hier: in die Ebene hinein).
Das Elektron würde also (zusätzlich zur Bewegung nach links) in die Ebene hineinbewegt.
Bewegung eines Leiters im Magnetfeld
Betrachtet man nun den Leiter im Magnetfeld und bewegt ihn nach links, werden ebenfalls alle Elektronen im Leiter in die Ebene gedrängt.
Es entsteht also am hinteren Ende des Leiters eine Ansammlung von Elektronen, während vorn die Elektronen fehlen, weil sie ja nach hinten abgedrängt wurden.
Unterschiedliche Konzentrationen von Ladungsträgern bewirken bekanntlich eine elektrische Spannung. Durch die Bewegung des Leiters Im Magnetfeld wurde also eine Spannung erzeugt.
Dieses Phänomen wird bei der Erzeugung elektrischer Spannung in Generatoren genutzt, die Basis unserer elektrischen Energieversorgung darstellen.
Durch die mechanische Energie aus Wind-, Wasser-, Kohle-, Atom-, … kraft werden Leiter in Form von Spulen in einem Magnetfeld bewegt und so Spannungen erzeugt.
Die so erzeugte Spannung nennt man induzierte Spannung.
Video zur Induzierten Spannung im Magnetfeld
Im Video versuche ich das Phänomen noch einmal bildlich darzustellen.
